Tudo O Que Precisas De Saber Sobre A Mitose

No último artigo falei do ciclo celular, mas deixei a fase M por explicar.

Basicamente expliquei o que acontece na interfase, que ocorre durante a maior parte da vida da célula. Durante a fase M, é quando a célula, efetivamente, se divide. Em organismos que se reproduzem assexuadamente este processo denomina-se mitose. Em organismos multicelulares há, também, muitas células (a maioria, geralmente) que se dividem (atenção – dividem!!! A reprodução dá origem a um organismo novo) por este processo enquanto que têm células especializadas para a reprodução sexuada que se dividem por meiose.

A mitose pode ser curta, mas é onde ocorrem muitos dos momentos cruciais da divisão de uma célula, de tal forma que durante esta fase quase todos os recursos da célula são dedicados à mesma. Pára a maior parte dos seus processos metabólicos, incluindo a síntese proteica, deixando de responder a estímulos externos, de modo a que a divisão seja precisa e não ocorram erros na segregação dos cromossomas, que explicarei mais à frente. [1]

Esta fase pode ser dividida em cinco etapas principais:

E termina num evento denominado citocinese.

Profase

Quando expliquei a interfase disse que na fase S o DNA da célula é duplicado. Para compreenderes como este DNA é duplicado, (e a representação na Figura 1) primeiro precisas de saber o que é um cromossoma.

Basicamente as duas cadeias do DNA estão enroladinhas à volta de complexos de umas proteínas chamadas histonas. Estas proteínas podem enrolar o DNA de acordo com o que a célula precisa, zonas com genes que são mais expressos têm o DNA menos enrolado, para ser mais fácil aceder para produzir proteínas (clica aqui para saberes para que serve a produção de proteínas). Elas também têm um papel na condensação do DNA antes deste ser replicado na fase S e na mitose. Estas estruturas (proteína-DNA) correspondem a um cromossoma, contendo uma cópia de cada gene (diferentes cromossomas contêm diferentes genes, codificam para proteínas diferentes). Nós temos 23 cromossomas e duas cópias* de cada cromossoma por célula, sendo um total de 46 cromossomas por célula.

*Chamam-se cópias e realmente, em organismos que se reproduzem assexuadamente, são mesmo cópias, mas em organismos que se reproduzem sexuadamente as duas cópias codificam as mesmas proteínas, no entanto, a sequência em si pode ser um pouco diferente de uma cópia para a outra. Clica aqui para saberes mais.

Estás a ver um cromossoma, aquela representação em X? (Podes clicar aqui ou ver a Figura 1, se não te lembras) Bem, o DNA normalmente não se encontra nessa forma. Essa representação demonstra a sequencia de DNA já duplicada e condensada, o último dos quais ocorre durante a profase. Antes disso eles são invisíveis individualmente ao microscópio, apenas se consegue ver o núcleo, como um todo.

Figura 1 – Representação de um cromossoma. Cada metade do cromossoma corresponde a uma cromátide, logo, um cromossoma corresponde a um par de cromátides, cada uma com a mesma informação. 1 corresponde a um telómero, 2 ao centrómero, 3 ao braço p (o mais curto) e 4 ao braço q (o mais longo). Imagem de [2].
Figura 1 – Representação de um cromossoma. Cada metade do cromossoma corresponde a uma cromátide (ou cromatídeo), logo, um cromossoma corresponde a um par de cromátides, cada uma com a “mesma” informação (ou seja, diferentes alelos dos mesmos genes). 1 corresponde a um telómero, 2 ao centrómero, 3 ao braço p (o mais curto) e 4 ao braço q (o mais longo). Imagem de [2].

 Na fase S o DNA é duplicado e ambas as cópias, chamadas de cromátides, ficam ligadas pelo centrómero por uma proteína chamada coesina, constituindo um único cromossoma. Durante a prófase a cromatina (conjunto de DNA e as suas proteínas associadas) é condensada por outra proteína chamada condensina. O DNA passa a estar supercoiled – traduzido literalmente, “super-enrolado” –  adquirindo a forma que normalmente vês representada (e como na Figura 1). [3]

Figura 2 – Representação de um centrossoma. O centrossoma é composto por dois centríolos, que, por sua vez, são compostos por proteínas tubulares denominadas de microtúbulos.  Imagem de [5].
Figura 2 – Representação de um centrossoma. O centrossoma é composto por dois centríolos, que, por sua vez, são compostos por proteínas tubulares denominadas de microtúbulos. Imagem de [5].

Depois, o citoesqueleto, uma “rede” de proteínas interligadas que dá estrutura à célula, é “desmantelada” e, como é composta por microfilamentos e microtúbulos proteicos, vai ser “reciclada” para formar o fuso mitótico ou acromático. [4] O fuso mitótico é “montado” e orientado para o centro da célula pelos centrossomas, duas estruturas compostas por uma grande variedade de proteínas e pelos centríolos, na Figura 2, e começam a migrar em direção aos polos da célula. O fuso mitótico eventualmente liga-se aos cromossomas para os puxar para os polos. Entretanto, o Complexo de Golgi e o Retículo Endoplasmático fragmentam-se (que depois são incorporados nas células-filha) e no fim desta etapa, o núcleo é desmontado, também.

Inicio

Prometafase

Com a dissolução do núcleo inicia-se a prometafase, visto que o fuso mitótico já pode aceder aos cromossomas (Figura 3). Durante esta fase o fuso mitótico liga-se ao cinetócoro, uma zona do centrómero associada a determinadas proteínas, o que permite que os cromossomas sejam movidos para o centro da célula. Também se pode ligar a outras proteínas nos braços dos cromossomas, mas tem sempre de se ligar ao cinetócoro.

Figura 3 – Representação da prometafase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Os “tracinhos” à volta dos cromossomas apenas representam a dissolução do núcleo. Imagem de [6].
Figura 3 – Representação da prometafase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Os “tracinhos” à volta dos cromossomas apenas representam a dissolução do núcleo. Imagem de [6].

O cinetócoro contem proteínas motoras (semelhantes às dos braços do cromossoma) que, como pequeninas máquinas, movimentam o cromossoma ao longo do fuso mitótico (podes ver um vídeo de uma representação destas proteínas em ação aqui). Estas proteínas vão servir para posicionar os cromossomas na linha equatorial da célula durante a metafase. [1]

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Metafase

No inicio desta fase, o fuso mitótico já liga os centrossomas aos centrómeros dos cromossomas, os microtúbulos do cinetócoro (cada cromossoma tem, pelo menos, dois fusos mitóticos ligados a eles pelos cinetócoros), e os centrossomas à membrana plasmática, os microtúbulos astrais. Os primeiros são os microtúbulos do cinetócoro e os últimos chamam-se microtúbulos astrais e servem para posicionar o centrossoma nos polos da célula. [7]

Como já disse antes, o principal evento desta etapa é o posicionamento dos cromossomas na linha equatorial da célula (Figura 4).

Figura 4 – Representação da metáfase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Imagem de [8].
Figura 4 – Representação da metáfase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Imagem de [8].

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Anafase

A anafase inicia-se com a degradação da coesina que juntava as duas cromátides. Depois os microtúbulos começam a encolher, puxando uma das cromátides para um polo e a outra para o outro polo, tornando-se cromossomas independentes (Figura 5).

Figura 5 – Representação da Anafase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Imagem de [9].
Figura 5 – Representação da Anafase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja e os organelos estão a verde. Imagem de [9].

Este evento apenas se dá se todos os cromossomas estiverem alinhados, caso contrário, a separação das cromátides é atrasada até que os cromossomas estejam na posição correta.

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Telofase

Quando os cromossomas estão já muito próximos dos polos (e, consequentemente, uns dos outros), inicia-se a telófase, a última fase da mitose. Durante esta fase, o fuso mitótico é “desmontado”, o núcleo volta-se a formar em volta dos cromossomas, agora muito próximos uns dos outros, e estes começam a descondensar. Desta forma, há um núcleo em cada polo da célula e toda a “maquinaria” necessária ao funcionamento de duas células independentes (Figura 6). [1, 3]

 

Figura 6 – Representação da Telofase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja, os organelos estão a verde claro e os núcleos a verde escuro. Ambos os polos contêm toda a maquinaria necessária a uma célula completa, incluindo o genoma.  Imagem de [10].
Figura 6 – Representação da Telofase. A azul estão os microtúbulos do fuso mitótico, os quadrados laranja são os centrómeros, os cromossomas são os “X” laranja, os organelos estão a verde claro e os núcleos a verde escuro. Ambos os polos contêm toda a maquinaria necessária a uma célula completa, incluindo o genoma. Imagem de [10].

 No fim dá-se a citocinese, onde dois filamentos proteicos, um de actina e o outro de miosina, se movem em conjunto, deslisando um pelo outro, apertando uma zona da célula até a membrana se separar em duas (Figura 7). Normalmente esta zona é mais ou menos central, o local exato depende da posição dos microtúbulos durante a mitose. [3]

O resultado desta separação são duas células-filha idênticas, no inicio da fase G1 da Interfase.

Figura 7 – Representação da citocinese. A membrana da célula vai ser apertada até se separar em duas. Imagem de [11].
Figura 7 – Representação da citocinese. A membrana da célula vai ser apertada até se separar em duas. Imagem de [11].

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Resumindo

A mitose é um processo de divisão celular, que resulta em duas células genética e morfologicamente idênticas. Durante este processo ocorre a duplicação de todos os componentes da célula, e implica que os cromossomas sejam condensados, separados e novamente dispersos, envolvendo um grande gasto de energia. É um processo de reprodução asexuada, o que quer dizer que não há a “mistura” do DNA de dois indivíduos (como já disse, os descendentes são geneticamente idênticos, são clones um do outro), o que leva a uma menor variedade de genes (variabilidade genética). Para teres uma ideia de porque é que a variabilidade genética é importante – imagina que surge uma epidemia em que um patogene afeta uma proteína que todos nós temos e que nos mata. Se nos reproduzíssemos apenas por mitose, a proteína ia ser igual em praticamente todos nós e provavelmente sobreviveria uma população muito pequena, se sobrevivesse alguém (é assim que surgem as resistências a antibióticos, mas mesmo assim eles funcionam quase sempre, ou seja, normalmente morre toda a população de bactérias/fungos que causam doenças). Como nos reproduzimos sexuadamente vão haver mais formas da mesma proteína, ou seja, é mais provável mais de nós sobrevivermos.

Queres que te explique mais? Clica aqui e envia-me um e-mail!

Referências

  1. Karp, G., Cell and Molecular Biology Concepts and Experiments. 7th ed. 2013, United States of America: John Wiley and Sons.
  2. Manske, Tryphon, Dietzel65, M. Chromosome. 2008; Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Chromosome#/media/File:Chromosome.svg.
  1. O’Connor, C. and J.U. Adams, Mitosis Produces Two Daughter Cells with the Same Genetic Makeup, in Essentials of Cell Biology C. O’Connor, Editor. 2010, NPG Education: Cambridge.
  2. Nave, R. The Cytoskeleton. Hyperphysics; Available from: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/biology/cytoskel.html.
  3. Keesee, G.S. centrioles_cropped.jpg. 2010; Available from: http://3dbiology.pbworks.com/w/file/912310/centrioles_cropped.jpg.
  4. LadyofHats. Mitotic Prometaphase. 2009; Available from: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitotic_Prometaphase.svg.
  5. Alberts, B., et al., Molecular Biology of the Cell. 2002, New York: Garland Science.
  6. LadyofHats. Mitotic Metaphase. 2009; Available from: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitotic_Metaphase.svg.
  7. LadyofHats. Mitotic Anaphase. 2009; Available from: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitotic_Metaphase.svg.
  8. LadyofHats. Mitotic Telophase. 2009; Available from: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitotic_Metaphase.svg.
  9. LadyofHats. Mitotic Cytokinesis. 2009; Available from: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitotic_Metaphase.svg.

 

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